导言

 

本文主要介绍一种以最精简的方式，低成本的生产加工高性价比经济实用型OGS产品的方法。所生产的OGS产品主要应用在中、低端通讯产品，以及原有模具有边框覆盖的电脑笔记本和桌面一体机产品的升级换代上。

 

目前OGS产品应用状况

 

苹果公司推出的IPHONE手机，基本上是定义了目前智能手机行业的各种标准。其中作为保护视窗的保护玻璃，即我们俗称的“盖板”也是一样。通过苹果公司与康宁公司的合作，在微晶玻璃的基础上，通过化学强化的方法，生产出大猩猩系列保护玻璃，它的物理强度，已经接近微晶玻璃的固有强度，可以达到800Mpa以上。

 

OGS主要是为了解决整个显示触控模组的厚度和重量而提出的一种解决方案，它因为结构简单，轻、薄、透光性好，在结构上，最接近ONCELL、INCELL电容触摸屏的效果，成为行业关注的主要电容触摸屏类别。

 

目前OGS技术面临感应线路的制程选择、兼做表面保护玻璃盖板时该有的强度维持，以及在质量稳定性、控制芯片的调校、良率提升困难等方面存在大量的问题，使得量产厂商较少。

 

其中最终产品的强度不足、产能太小，成为OGS在行业应用中的主要障碍。但是现实生活中，人们的实际使用情况表明，OGS的强度，并不是用户主要关心的问题，就是苹果手机，盖板保护玻璃的强度，仍不能满足用户的需要。

 

不管是几代的大猩猩玻璃制成的手机，很多用户在购买产品后的第一件事，或者说售货店员第一个给你的提示，反而是贴保护膜，因为不管你有多么小心的使用你的手机，都还是会因为外物的摩擦，损伤你的手机保护玻璃。而相比售后报出的几百上千的维修费用来，几十块的贴膜费用，就低多了。当然，另一个提醒你要贴膜的理由是，假如你的手机不小心跌碎了，含有污染或毒性的玻璃碎片，不会伤害到你或你的家人。

 

高性价比经济实用型OGS 产品

 

既然，单纯的保护盖板玻璃强度提升，并不能满足用户的最终需求，那么高性价比的经济实用型OGS电容触摸屏的量产，就不是问题。

 

目前OGS电容触摸屏与普通电容触摸屏的优缺点中，OGS最大的缺点就是其本身的强度，没有普通电容触摸屏的保护玻璃高。但是，如果保护玻璃本身，依然没办法完全满足用户的需求，还要在外面再贴一层树脂保护膜的话，那么，我们何不省去这层价格昂贵的保护玻璃。

 

高性价的经济实用型OGS电容触摸屏，就是直接使用触摸显示模组中，跟电容摸屏下面一样的液晶显示器所用到的素玻璃，也就是普通钠钙玻璃，来制作OGS电容触摸屏。

 

由于普通钠钙玻璃，在加工方面，加工难度和加工成本，都比保护盖板玻璃低得多，而在生产效率方面，要高出不少，通过本文工艺加工后，产品的强度方面也大幅提升，能满足大部分客户产品的技术要求，所以，使用普通钠钙玻璃直接加工而成的OGS电容触摸屏，比使用作为保护玻璃使用的强化玻璃来加工成OGS电容触摸屏，在加工难度和生产成本上，都具有十分明显的优势。

 

由于在加工过程中，使用了本文提到的HF酸减薄强化加工工艺，经济实用型OGS电容触摸屏的强度，能接近钠钙化学强化玻璃本身的固有强度，最终的OGS产品，在强度、产能上，都能满足大部分的中低端产品市场需要。

 

高性价比经济实用型OGS电容触摸屏产品，由于它很低的成本和简单的生产加工工艺，在中低端产品的放量推广上，占有重要的市场地位。

 

经济实用型OGS产品的加工工艺

 

电容屏的生产加工艺里面，绝大多数工序，都是借鉴平板显示器的生产加工工艺的，并且生产它们所用到的基板玻璃，是一样规格的光学玻璃，所以，行业里很多有关电容触摸屏的术语和规格，也是与平板显示器的术语和规格通用。

 

下面，我们就从国内中小企业使用最成熟的2.5代线为例，详细解说下，如何低成本的生产实用型OGS电容触摸屏。

 

一、功能SENSOR图形制备

 

功能SENSOR图形，是电容触摸屏的驱动线路和感测线路的主要组成部分，它们的品质好坏，直接影响电容屏的报点数据是否准确。

 

原材料的准备

 

首先，选择化学强化的ITO镀膜玻璃，如果客户有需要，还要进行消影和消反镀膜处理，如果还有其它的光学需要，同样可以跟ITO镀膜玻璃供应商提出来。镀金属光学处理层成本不高，并且层数是无限制的，所以，只要你有需要，或有想法，都可以让他镀进去。

 

其次是材料方阻，选择你的IC驱动方案的时候，尽可能多的跟IC方案商沟通，哪一个阻值是比较合适的，ITO方阻性价比，在15~1200Ω之间，都能轻松实现。很多时候，并不是供应商做不到，而是你没要求。所以目前的中大尺寸，ITO镀膜产品，在阻值方面，是完全可以满足市场需要的。

 

图形制备加工工艺

 

现在，我们就来看看，在ITO导电玻璃上采用什么样的SENSOR图形工艺，比较适合这种高性比OGS产品的生产。

 

作为实用型OGS电容触摸屏，当然要尽可能的节省加工成本。在满足客户产品需求的情况下，比较经济的触控驱动方案是我们的最好选择。单层单点加手势方案，和单层多点加手势方案，能满足目前绝大部分的智能终端UI操作需要，触控IC的价格成本也很实惠，是我们用来生产实用型OGS的最佳方案。

 

对于小尺寸的电容屏产品，由于产品的边框空间有限，SENSOR图形外围线路的走线空间被限制在一定的区域内，所以，线宽线距会要求比较小。对于这种产品，我们一般推荐用光刻胶工艺，通过曝光显影的方式，进行化学蚀刻ITO导电玻璃来制备SENSOR图形。

 

当然，如果你有环保节能情结和高科技情结，那么，你也可以选用冷激光加工技术，来制备SENSOR图形。如果采用光刻胶工艺，你还可以在选择镀膜外发加工商的时候，选择一家既有镀膜生产线，又有光刻生产线的厂家，把镀膜和光刻工序，一起打包外发给专业的外协厂家，减少你的生产环节和加工成本。

 

在同样的通道数量下，对于中尺寸产品，在面积增加几倍的情况下，我们就有了足够的空间来进行SENSOR图形外围线路布线，线宽线距一般都能满足设备和运营成本相对低廉经济的丝印工艺的要求了。

 

在ITO导电玻璃上确定好SENSOR图形后，就可以根据产线所采用的ITO导电玻璃原片尺寸大小和产品的尺寸数据来进行大片玻璃图形排版设计了。排版的原则就是材料最高的利用率。需要注意的是，在排版时，一定要预留你产线的设备装夹工艺位置，以及合理的加工余量。

 

1、光刻胶工艺（黄光制程）

 

光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。在经适当的溶剂处理后，溶去可溶性部分，即可得到所需的图像。

 

ITO蚀刻用的光刻胶，一般都是采用紫外线光敏剂作为光固化组份。为了防止产品被环境光里的紫外线光污染变质，使用光刻胶的制程车间，会把环境光的波长，限制在与紫外光波长相距较远的黄色波长以外的区域，环境光的主色表现为黄光，所以俗称黄光制程。

 

光刻胶工艺分为以下几个步骤：

 

光刻胶涂覆——光刻胶预烘——图形复制（曝光）——图形显影——光刻胶固化——化学刻蚀——光刻胶剥离。

 

光刻胶需要的设备：

 

清洗机：对原材料表面进行清洗并活化。

 

在线式涂胶机：把光刻胶涂覆在ITO表面上，有辊涂机和刮涂机两类。

 

光刻胶预固化机：去除光刻胶里面的溶剂部分，对光刻胶进行预固化，获得一定的表面硬度及塑性。

 

紫外线曝光机：把设计母版SENSOR图形，复制到光刻胶上。

 

显影机：去除SENSOR图形区域外的光刻胶。

 

光刻胶固化机：让光刻胶进行热交联反应，获得密度，粘结力和抗酸蚀能力。

 

蚀刻机：让化学酸液跟ENSOR图形区域外的ITO进行化学反应，去除ITO镀层。

 

脱膜清洗机：去除ITO表面的剩余的光刻胶。

 

光刻胶工艺的特点时，所需的人员比较少，可以实现自动化生产。

 

2、丝印工艺

 

用丝印工艺来制作电容触摸屏的SENSOR图形，根据丝印油墨材料的不同，分为两大类。第一类丝印抗蚀油墨工艺，是在ITO镀层表面丝印抗蚀油墨，把SENSOR图形的区域保护起来，让化学酸液跟SENSOR图形区域外的ITO进行化学反应，去除ITO镀层，最后再去除抗蚀油墨，得到所需的SENSOR图形基板。

 

第二类丝印蚀刻膏工艺，是在ITO镀层表面丝印蚀刻膏体，让它SENSOR图形的区域外的ITO镀层产生化学反应，然后用清水洗去反应物，得到所需的SENSOR图形基板。

 

需要的设备有：丝印机：利用母版图形制作丝网，然后在SENSOR图形图案区域外的丝印上蚀刻膏。让蚀刻膏跟SENSOR图形图案区域外的ITO产生化学反应，生存溶于水的化合物。最后用水清洗，去除蚀刻膏和ITO反应生成化合物。

 

需要的设备有：

 

丝印机：利用母版图形制作丝网，然后丝印抗蚀油墨把ENSOR图形图案保护起来。

 

加热烤箱或烘炉：去除抗蚀油墨中的溶剂，让油墨获得硬度和塑性。

 

蚀刻机：让化学酸液跟ENSOR图形区域外的ITO进行化学反应，去除ITO镀层。

 

脱膜清洗机：去除ITO表面的剩余的抗蚀油墨。

 

3、激光工艺

 

激光工艺是通过激光对TIO进行高能激化，把不需要部分的ITO镀层中的ITO金属氧化物汽化并挥发到空气中被清除。由于整个加工制程中，都是自然环境中进行，没有任何加热的步骤，也没有大量的材料搬运，所以相对比较节能环保。但是这种加工方式是以局部加工的方法，连续在一个表面进行步进式加工，所以加工的速度，取决于加工点的数量和功率，跟化学蚀刻的整个表面同步加工蚀刻的方式相比，单机速度和效率要慢很多。

 

虽然从整个投资或材料成本来看，光刻胶工艺以及激光工艺好像要高过丝印工艺，但是如果订单量足够大的标准，在大规模生产下，较高的良率往往可以抵消掉投资和材料所摊薄的成本。所以如何选择合适自己工厂的工艺，往往跟你目标客户的定位有很大的关系。

 

功能SENSOR图形制备的要点：

 

图形设计时的加工余量尽量放大，方便后续的加工与组装时，能有比较宽松的公差精度。

 

图形设计和加工时，防止锐角，以免在电路中形成引雷效应。

 

图形加工过程中，防止导电层电性能均匀性发生变化。

 

二、MSAK遮盖油墨制作

 

MSAK遮盖油墨的功能是为电容触摸规划显示窗口范围，遮住显示器件可视区外的结构与元件部分，以免其干扰显示界面的显示内容。

 

MASK遮盖油墨制作有两种方式：丝印，化学光刻。其中化学光刻是借鉴TFT BLACKMASK的制作工艺，用在高端的产品上。做为低成本实用经济型OGS产品，一般都是把热固型油墨，通过低成本的丝网印刷方式，制作MASK遮盖油墨。

 

在印刷加工遮盖MASK油墨时，为了提高其遮蔽性，降低其透过率，一般会分多次分层叠加进行。

 

1、遮盖MASK油墨制作

 

为了得到比较精细的显示窗口边缘效果，丝印加工第一层油墨的时候，通常选用比较高目数的斜纹网版，加上粘度比较低的精细油墨来印制。

 

丝印加工第二层遮盖油墨，一般是为了降低透过率，而且图案边缘会往显示区外扩展，所以会用比较低目数的网版和比较便宜的高粘度普通油墨来印制，这样就会节省一些成本。

 

有些工厂，为了弥补后面机械切割加工过程中，不小心对油墨层造成的损伤，或者增加后续全贴合时的良率，会在OGS SENSOR完工之前再加印第三层油墨，这层油墨也会用粘度比较适中的油墨和适合印制这种油墨的网版来印制完成，让油墨在流平性是比较好，得到比较平整光洁的表面。这第三层油墨，一般是小片印制，很多工厂会直接用人工手动丝印完成。

 

2、LOGO油墨制作

 

如果有LOGO的产品，一般会在制作完第二层MASK遮盖油墨后进行印制，可如果是遮光度高的油墨印制的LOGO图案，也有人在制作完第一层MASK遮盖油墨后马上进行，特别是用反光类油墨制作LOGO的时候。为了保证LOGO的颜色纯正，LOGO油墨，一般也会分一层颜色层和一层底色增强层，在制作的时候，跟印刷加工遮盖MASK油墨时的第一层和第二层的工艺要点是一样的。

 

3、IR感应油墨印制

 

产品如果有IR油墨用于红外光线感应器和距离感应器的红外线穿透孔，孔的红外线穿透能力，直接影响到智能手机的光线感应器和距离感应器的性能。所有这一个红外线透过率指标，非常重要。

 

IR感应油墨，一般都含有硬化剂、消泡剂、流平剂、防缩孔剂、流平消泡剂、分散剂等填加剂，所以在印制过程中，为了保证印刷效果和透过率，会经常调整上面这些填加剂的份量，需要注意的是，调整这些份量后，一般需要重新进行透过率测试，以保证最终产品的一致性。

 

丝印MASK遮盖油墨的工艺流程为：

 

油墨配制——丝印图案——油墨烘干固化——检查及修补

 

需要的设备有：

 

丝印机：利用母版图形制作丝网，然后丝印遮盖MASK油墨，把显示窗口外的线路和元器件遮盖起来。

 

加热烤箱或烘炉：去除油墨中的溶剂，让油墨树脂反应固化，获得与基材的粘结力和硬度。

 

MSAK遮盖油墨制作的要点

 

MASK遮盖油墨工艺关键在于印制第一层油墨时候的精细度，遮盖油墨的附着力，以及遮盖油墨的绝缘性，以及遮盖油墨层后面OCA胶层的化学不反应性与界面相溶性。

 

三、过孔导电油墨印制

 

过孔导电油墨的作用是把底层的ITO SENSOR 线路，通过遮盖MASK油墨预留下的通孔，引到表层的银浆线路上。

 

过孔导电油墨，一般是由溶剂、树脂基体、导电粉剂组成的，属于常温自固化油墨，其中导电粉剂含量，要比普通的银浆或碳浆高，粒径也比普通银浆或碳浆大。

 

在这道工序中，过孔导电油墨的颜色调配十分关键，不能让它的颜色明显示跟MASK遮盖油墨有差异。在承接客户订单的时候，一定要跟导电油墨厂商沟通，能不能配制出跟颜色标识一样的导电油墨来，如果不行，建议客户更改它的MASK遮盖层的颜色，保持跟导电油墨的颜色一致。

 

这道工序在生产加工过程中控制比较简单，只要在固化后，油墨不会起泡，然后不会与遮盖油墨层互相反应就可以了。

 

丝印过孔导电油墨的工艺流程为：

 

油墨配制——丝印——油墨烘干固化——检查及修补

 

需要的设备有：

 

丝印机：利用母版图形制作丝网，然后丝印过孔导电油墨。

 

加热烤箱或烘炉：去除油墨中的溶剂，让油墨树脂反应固化，获得与基材的粘结力和硬度。

 

(未完待续）

 

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